流体同程式风液双循环电化学储能电站热管理装置及方法

本技术涉及电化学储能电站领域，特别涉及流体同程式风液双循环电化学储能电站热管理装置及方法。

背景技术：

1、目前，电化学储能电站有着增加容量和倍率的趋势，引起产热量的上升，温控需求应该得到关注。

2、在大多数电化学储能电站中，对电池簇采用风冷的热管理方案。但是空气的比热容小、导热系数低，采用风冷的方式难以降低电池的最高温度及最大温差，会降低电池的使用寿命。采用液冷能够有效地控制电池温度在合理范围内，但是在散热负荷小的情况下一直开启水冷产生较高的能耗。

3、亟需寻求一种电化学储能电站热管理装置和方法，以达到既高效节能又安全的目的。

4、本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本技术背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

技术实现思路

1、针对以上缺陷，本技术提供了流体同程式风液双循环电化学储能电站热管理装置及方法，具体方案如下：

2、一种流体同程式风液双循环电化学储能电站热管理装置，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、第一换热器和第二换热器；所述第一换热器和第二换热器并联设置，且所述第一换热器和第二换热器作为蒸发器使用；所述制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀、第一换热器，和/或压缩机、冷凝器、膨胀阀第二换热器中形成的循环回路中循环。

3、所述制冷剂循环回路还包括：

4、第一阀门，其设置于所述膨胀阀和第一换热器之间；

5、第二阀门，其设置于所述膨胀阀和第二换热器之间；

6、所述第一阀门和第二阀门用于切换冷媒循环回路，进而选择对电池箱进行风冷和/或液冷；

7、冷却液循环回路，所述冷却液循环回路包括水冷板、水泵，所述冷却液在水冷板、水泵、第一换热器中循环，以液冷方式带走电池箱的热量。

8、在本技术的一些实施例中，所述一种流体同程式风液双循环电化学储能电站热管理装置，还包括多个第一温度传感器，所述多个温度传感器用于检测电池箱中电池的温度。

9、在本技术的一些实施例中，所述一种流体同程式风液双循环电化学储能电站热管理装置，还包括控制器，所述控制器被配置为：根据第一温度传感器检测到的电池温度t和电池间温差δt，控制第一阀门和第二阀门的开关，进行制冷剂循环回路切换。

10、在本技术的一些实施例中，第一阀门打开，第二阀门关闭，冷却液与制冷剂在第一换热器中进行热交换，高温冷却液变为低温的冷却液，冷却液继续流经电池，吸收电池的热量，低温冷却液变为高温的冷却液，低温低压的制冷剂气体返回至压缩机，完成液冷模式。

11、在本技术的一些实施例中，第一阀门关闭，第二阀门打开，从膨胀阀流出的制冷剂液体，经过第二阀门，流经第二换热器蒸发吸热，被降温的空气能够通过风道对电池箱进行冷却。

12、在本技术的一些实施例中，第一阀门和第二阀门均打开，经过第一换热器的制冷剂，与水冷板中的冷却液进行换热，降温后的冷却液循环为电池箱进行液冷模式散热；经过第二换热器的制冷剂，与空气换热，被降温的空气能够通过风道对电池箱进行风冷模式散热。

13、在本技术的一些实施例中，所述热管理装置还包括加热器，其邻近电池箱设置，当电池箱温度低于预设值时，加热器开启为电池箱加热。

14、在本技术的一些实施例中，所述热管理装置还包括散热器，加快电池箱的散热。

15、在本技术的一些实施例中，所述加热器为ptc加热器。

16、在本技术的另一方面，提供一种流体同程式风液双循环电化学储能电站热管理方法，使用上述热管理装置，还包括控制器，所述控制器与第一阀门和第二阀门电连接，当t1≤电池温度t<t2，不进行加热，第一温度传感器继续进行检测；当t2≤电池温度t<t3，进而计算电池间温差δt，当t1<δt<t2，选择风冷模式；否则，继续判断电池间温差δt，当δt<t3，选择液冷模式；否则，继续判断电池间温差δt，当δt<t4，选择风冷模式和液冷模式同时进行；当不满足δt<t4时，热管理装置报警；

17、当不满足t2≤t<t3时，继续检测电池温度，当满足t3≤t<t4时，计算电池间的温差，电池间温差δt<t3时，选择液冷模式；否则，继续判断电池间的温差δt，当电池间温差δt<t4时，选择风冷和液冷复合模式；当不满足δt<t4时，热管理系统选择报警。

18、当不满足t3≤电池温度t<t4时，继续检测电池温度，当满足t4≤电池温度t<t5时，计算电池间的温差，当电池间温差δt<t4时，选择风冷和液冷复合模式；当不满足电池间温差δt<t4时，热管理系统选择报警。

19、当不满足t4≤t<t5时，继续检测电池温度，当满足t5≤t时，热管理系统选择报警。

20、在冷却时，根据电池温度范围和电池间的温差范围将运行工况分成6种，其中电池温度和最大温差的目标值能够根据实际工况需要进行调整，六种工况分别为t2≤电池温度t<t3且t1<电池间温差δt<t2、t2≤电池温度t<t3且电池间温差δt<t3、t2≤电池温度t<t3且电池间温差δt<t4。t3≤电池温度t<t4且电池间温差δt<t3、t3≤电池温度t<t4且电池间温差δt<t4。t4≤电池温度t<t5且电池间温差δt<t4。用户可以定义温度切换阈值时，需要满足t1<t2<t3<t4<t5，t1<t2<t3<t4。

21、在本技术的一些实施例中，当t2≤电池温度t<t3，虽然电池需要冷却功率小，但是电池间温差大时，需要改变冷却模式来增加冷却功率减小温差。当t3≤电池温度t<t4，电池需要较大的散热功率，开始检测的电池间温差范围也更大，排除了风冷模式。当t4≤电池温度t<t5时，开始检测的电池间温差范围是最大的，冷却模式只有风冷和液冷复合冷却模式。

22、在本技术的一些实施例中，在风冷模式中，根据需要的冷却效能，使用鼓风机将进入第二换热器的风量控制在一定范围。进而减少鼓风机功率的损耗。

23、在本技术的一些实施例中，在液冷模式中，监测水泵出口的冷却液温度，对水泵转速进行控制。当冷却液温度超过阈值时，降低水泵转速；当冷却液温度低于阈值时，增加水泵转速；在风液复合冷却中，同时对鼓风机和水泵进行控制。

24、与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：本技术方案应用于电化学储能电站，能够精准地将电池箱的温度控制在合适的范围；该方法设置多种针对电池箱的冷却方法，同时通过温度传感器优先监测电池温度，然后计算电池间的温差，得到多种工况，能够选择采用合适的冷却方法。同时设置了ptc加热器加热电池箱的方法；本技术的复合热管理装置和方法既能提高冷却效能，将电池箱的温度和温差精准控制在理想的范围内，又能减少热管理系统的能耗。